BAB 4 ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
4.1. Analisis Data
4.1.1. Kuat Desak
Pengujian kuat desak dilakukan untuk mengetahui besarnya beban yang akan diberikan pada saat pengujian modulus elastisitas. Pengujian kuat desak dilakukan
pada saat repair mortar berumur satu hari. Data kuat desak rata-rata repair mortar umur satu hari dapat dilihat pada tabel 4.1.
Tabel 4.1. Data Kuat Desak Rata-Rata RepairMortar Umur Satu Hari Benda uji
Kuat Desak Umur 1 hari MPa
Mortar serat ban 0 13,73
Mortar serat ban 4 10,51
Mortar serat ban 8 7,12
Mortar serat ban 12 5,33
Pengujian kuat desak beton normal dilakukan saat beton berumur 28 hari, dari pengujian tersebut diketahui bahwa kuat desak beton normal umur 28 hari adalah
27,78 MPa. Beban yang diberikan pada saat pengujian modulus elastisitas dihitung ketika
tegangan mencapai minimal 30 kuat desaknya yaitu pada saat dalam kondisi elastis. Beban pada pengujian modulus elastisitas dapat dilihat pada tabel 4.2.
Tabel 4.2. Beban pada Pengujian Modulus Elastisitas Benda uji
Beban kg
Beton normal 14800
Mortar serat ban 0 7600
Mortar serat ban 4 5600
Mortar serat ban 8 4000
Mortar serat ban 12 3200
Pembebanan pada pengujian benda uji yang berupa komposit antara beton normal dan repair mortar berbahan tambah serat ban diambil dari data kuat desak
material yang lebih kecil. Kuat desak repair mortar lebih kecil daripada kuat desak beton normal maka pembebanan pada benda uji komposit diberikan ketika
tegangan mencapai 30 dari kuat desak repair mortar.
4.1.2. Modulus elastisitas
Pengujian modulus elastisitas dilakukan dengan loading frame sebagai alat uji desak yang digunakan untuk memberikan beban pada benda uji secara berangsur-
angsur dengan interval pembebanan 400 kg sampai mencapai 30 dari kuat desak. Sedangkan untuk mengetahui perubahan panjang yang terjadi digunakan
dial gauge dengan skala 0,001 mm. Data yang diperoleh langsung dari pengujian adalah data perubahan panjang
ΔL yang terjadi pada masing-masing benda uji di setiap kenaikan beban yang
diberikan, kemudian dari data tersebut dapat dianalis menjadi nilai modulus elastisitas masing-masing benda uji. Perhitungan nilai modulus elastisitas:
1. Regangan ε yang terjadi dihitung dengan persamaan 2.1
2. Perhitungan tegangan dapat dihitung dengan persamaan 2.2 3. Membuat grafik hubungan tegangan-regangan
4. Menghitung nilai modulus elastisitas
Sebagai contoh perhitungan diambil salah satu sampel benda uji mortar berserat ban 0 MS 0-1
1
=
6 1
10 524
, 9
001 ,
210 2
001 ,
L L
2
=
5 1
10 905
, 1
001 ,
210 4
001 ,
L L
Rata rata regangan =
5 5
6 2
1
10 428
, 1
2 10
905 ,
1 10
524 ,
9 2
Sedangkan tegangan yang terjadi
=
MPa A
F 226469
, 5
, 17662
4000
Data selengkapnya terdapat pada lampiran C. Grafik hubungan tegangan-regangan dapat diperoleh dengan memplotkan data
tegangan setiap kenaikan beban aksial 400 kg dengan regangan yang terjadi pada setiap benda uji. Grafik selengkapnya dapat dilihat pada lampiran D.
Grafik hubungan tegangan-regangan kemudian danalisis dengan regresi linier untuk memperoleh persamaan regresi yang menunjukkan nilai modulus elastisitas.
Gambar 4.1. Grafik Hubungan Tegangan-Regangan Mortar Serat Ban 0-1
Persamaan regresi yang terjadi adalah y = 14735x Nilai modulus elastisitas benda uji MS 0 -1 adalah 14735
Nilai modulus elastisitas beton normal dan mortar dengan bahan tambah serat pada benda uji silinder utuh dapat dilihat pada tabel 4.3.
Tabel 4.3. Nilai Modulus Elastisitas Beton Normal dan RepairMortar Dengan
Bahan Tambah Serat Ban pada Benda Uji Silinder Utuh
Kode benda uji
Persamaan regresi
Modulus elastisitas MPa
Modulus elastisitas rata-rata MPa
BN-1 BN-2
BN-3 y = 23585x
y = 24453x y = 25754x
23585 24453
25754 24597,33
MS 0-1 MS 0-2
MS 0-3 y = 14735x
y = 14964x y = 17146x
14735 14964
17146 15615
MS 4-1 MS 4-2
MS 4-3 y = 13879x
y = 16812x y = 9705,4x
13879 16812
9705,4 13465,47
MS 8-1 MS 8-2
MS 8-3 y = 9588,7x
y = 9267,7x y = 9364,8x
9588,7 9297,7
9364,8 9407,067
MS 12-1 MS 12-2
MS 12-3 y = 6756,3x
y = 8595,7x y = 8577x
6756,3 8595,7
8577 7976,333
Hubungan antara serat ban dengan modulus elastisitas dapat dilihat pada grafik 4.2.
Gambar 4.2. Grafik Hubungan Serat Ban dengan Modulus Elastisitas Repair
mortar Gambar 4.2. menunjukkan bahwa semakin besar kadar serat ban maka nilai
modulus repai rmortar semakin kecil. Penurunan yang terjadi pada setiap penambahan serat ban sebesar 4 adalah sebesar 17,145 .
Syarat yang harus dipenuhi oleh material repair diantaranya harus memiliki modulus elastisitas yang setara dengan beton induknya, namun hasil pengujian
menunjukkan bahwa nilai modulus elastisitas repair mortar pada umur satu hari jauh lebih rendah dari nilai modulus elastisitas beton normal pada umur 28 hari.
Ketidak setaraan ini ditunjukkan pada diagram 4.3.
Gambar 4.3. Diagram Perbandingan Modulus Elastisitas RepairMortar dengan
Beton normal
Gambar 4.3 menunjukkan bahwa jika modulus elastisitas beton normal pada umur 28 hari dianggap 100 maka modulus elastisitas repair mortar pada umur satu
hari belum dapat mencapai 100 . Berdasarkan analisis diperoleh bahwa penambahan serat ke dalam repair mortar menyebabkan nilai modulus elastisitas
semakin menurun terhadap nilai modulus elastisitas beton normal, penurunannya sekitar 10, 964 pada setiap penambahan serat ban sebanyak 4 .
Ketidak setaraan modulus elastisitas beton dan repair mortar ini menunjukkan perbedaan kemampuan menahan tegangan dan regangan antara beton dan repair
mortar. Perbedaan nilai regangan dapat terlihat pada saat pengujian benda uji komposit. Nilai regangan ketika benda uji komposit menerima beban 32000 N
dapat dilihat pada tabel 4.4.
Tabel 4.4. Nilai Regangan ketika Benda Uji Komposit Menerima Beban 32000 N Kode benda
uji Regangan pada
sisi mortar Regangan pada
sisi beton
MSB 0-1 MSB 0-2
0.000138 0.000129
0.000057 0.000062
MSB 4-1 MSB 4-2
MSB 4-3 0.000143
0.000124 0.000152
0.000052 0.000067
0.000071 MSB 8-1
MSB 8-2 MSB 8-3
0.000257 0.000181
0.000252 0.000052
0.000095 0.000086
MSB 12-1 MSB 12-2
MSB 12-3 0.000233
0.000248 0.000257
0.000076 0.000081
0.000071 Perbedaan regangan pada sisi beton dan mortar menunjukkan bahwa tegangan
yang terjadi pada sisi beton dan mortar tidak seragam. Perhitungan komposit yang ada pada literatur selama ini selalu diasumsikan bahwa regangan yang terjadi pada
kedua material adalah sama atau isostrain, padahal kondisi yang terjadi dalam penelitian ini adalah regangan yang terjadi pada beton normal dan repair mortar
tidak sama atau non isostrain, maka akan dilakukan analisis mengenai distribusi tegangan yang terjadi baik pada kondisi isostrain maupun non isotrain.
4.1.3. Distribusi Tegangan Pada Komposit
a. Kondisi Isostrain Pada kodisi isostrain regangan pada beton dan mortar diasumsikan sama dengan
regangan yang terjadi pada komposit, seperti pada persamaan 2.7. b
m c
.....................................................................................................2.7
Nilai modulus elastisitas komposit dapat dilihat pada persamaan 2.9. Vb
b E
Vm m
E c
E .
.
.........................................................................................2.9
Analisis data dilakukan berdasarkan data yang diperoleh dari pengujian di laboratorium sehingga akan diketahui bagaimana distribusi tegangan beton dan
mortar sebagai sistem komposit jika disumsikan dalam kondisi isostrain. Sebagai contoh perhitungannya, diambil salah satu sampel komposit antara beton
normal dengan mortar berbahan tambah serat ban 0 1. Modulus elastisitas beton
= 24597,33 MPa 2. Modulus elastisitas mortar
= 15615 MPa Untuk perhitungan distribusi tegangan diambil pada salah satu beban yang
diberikan yaitu pada beban 32000 N.
c
=
MPa A
F 8117
, 1
5 ,
17662 32000
c
E
=
165 ,
20106 5
, .
33 ,
24597 5
, .
15615 .
.
. .
m m
m m
V E
V E
c
=
0000901 ,
165 ,
20106 8117
, 1
c c
E
b m
c
= 0,0000901 MPa
E
m m
m
4069 ,
1 0000901
, 15615
MPa
E
b b
b
2162 ,
2 0000901
, 33
, 24597
b. Kondisi Non Isostrain Untuk mengetahui distribusi tegangan pada kondisi non isostrain diasumsikan
bahwa regangan pada komposit tidak sama dengan regangan pada beton maupun mortar. Regangan yang terjadi diasumsikan seperti diagram berikut:
Gambar 4.4. Diagram Regangan pada Komposit
2 mu
t m
................................................................................................2.10
2 bu
t b
..................................................................................................2.11
Langkah perhitungan berikutnya adalah mensubstitusikan nilai m dan b
dengan persamaan 2.10 dan 2.11 maka diperoleh persamaan 2.12.
.Am 2
εmu t
ε Em
.Ab 2
εbu t
ε Eb
Fk
.......................................................2.12
Perhitungan distribusi tegangan dalam kondisi non isostrain berdasarkan data yang diperoleh pada benda uji yang utuh. Sebagai contoh perhitungan, diambil
salah satu sampel komposit beton normal dengan mortar serat ban 0 MSB 0- 1 pada beban 32000 N.
c
=
MPa A
F 8117
, 1
5 ,
17662 32000
mu
= 0,000151
ε
mu
ε
m
ε
t
ε
b
ε
bu
bu
= 0,000078 Nilai t
diperoleh dari persamaan 2.12, yaitu sebesar 0,000074 sehingga: 000112
, 2
000151 ,
000074 ,
2
mu t
m
000078 ,
2 000078
, 000074
, 2
bu
t b
MPa E
m m
m
7537 ,
1 000112
, 15615
MPa
E
b b
b
8698 ,
1 000078
, 33
, 24597
Data mengenai distribusi tegangan komposit yang terjadi saat menerima beban
sebesar 32000 N dapat dilihat pada tabel 4.5.
Tabel 4.5. Distribusi Tegangan Komposit pada Pembebanan sebesar 32000 N Komposit
Kondisi isostrain Kondisi non isostrain
σ
m
MPa σ
b
MPa σ
m
MPa σ
b
MPa
Beton normal dan mortar serat 0
1,407 2,216
1.715 1.909
Beton normal dan mortar serat 4
1,282 2,342
1.662 1.962
Beton normal dan mortar serat 8
1,002 2,621
1.463 2.160
Beton normal dan mortar serat 12
0,887 2,736
1.408 2.216
Perbandingan antara modulus elastisitas pada komposit pada beton normal dengan repair mortar dan tegangan komposit yang terdistribusi pada sisi beton dan mortar
dapat dilihat pada tabel 4.6.
Tabel 4.6. Persentase Tegangan yang Terdistribusi pada Sisi Beton dan Mortar
pada Pembebanan 32000 N serat
ban Modulus Elastisitas
RepairMortar Terhadap Modulus Elastisitas
Beton Tegangan
Terdistribusi pada Mortar dalam Kondisi
Isostrain Tegangan
Terdistribusi pada Mortar dalam
Kondisi Non Isostrain
Mortar Beton
Mortar Beton
63,48 38.830
61.156 47.321
52.679 4
54,74 35.380
64.634 45.864
54.136 8
38,24 27.653
72.333 40.388
59.612 12
32,43 24.479
75.507 38.852
61.148
Gambar 4.5. Grafik Hubungan Modulus Elastisitas Mortar terhadap Beton
dengan Tegangan Mortar
Gambar 4.5 menunjukkan semakin kecil modulus elastisitas mortar terhadap modulus elastisitas beton semakin kecil tegangan komposit yang tersalurkan ke
mortar. Penambahan serat ban pada mortar menyebabkan modulus elastisitas mortar menurun terhadap beton, maka pengaruh serat ban terhadap distribusi
tegangan adalah memperkecil tegangan yang akan tersalurkan pada sisi mortar.
Setiap penurunan modulus elastisitas mortar sebesar 10 terhadap modulus elastisitas beton maka tegangan komposit yang tersalurkan ke sisi mortar pada
kondisi isostrain menurun sekitar 4,62 sedangkan pada kondisi non isostrain akan menurun sekitar 2,84 .
4.2. Pembahasan
